Lý thuyết hệ điều hành - Chương 8

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

803
lượt xem 67
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hướng dẫn quản lý bộ nhớ ảo qua : Các chiến lược quản lý bộ nhớ ảo ,Các giải thuật thay thế trang , Nguyên tắc tối ưu , Các giải thuật: OPT, FIFO, LRU, LFU, NUR, dịp may thứ hai , Tính cục bộ (locality) ,Lý thuyết về tập làm việc (working set)

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Lý thuyết hệ điều hành - Chương 8

CHƯƠNG 8 : QUẢN LÝ BỘ NHỚ ẢO Các chiến lược quản lý bộ nhớ ảo   Các giải thuật thay thế trang  Nguyên tắc tối ưu  Các giải thuật: OPT, FIFO, LRU, LFU, NUR, dịp may thứ hai  Tính cục bộ (locality)  Lý thuyết về tập làm việc (working set)  Bài tập -1- Baøi giaûng moân heä ñieàu haønh Vuõ Leâ Huøng Khoa CNTT – ÑHBK TP. HCM
CÁC CHIẾN LƯỢC QUẢN LÝ BỘ NHỚ ẢO Các chiến lược quản lý  – Chiến lược nạp (Fetch strategies) – Chiến lược sắp đặt (Placement strategies) – Chiến lược thay thế(Replacement strategies) Chiến lược nạp  – Nạp trang theo yêu cầu (Demand paging) – Nạp trang tiên đoán (Anticipatory paging) – Page fault và các bước xử lý page fault Chiến lược sắp đặt  Chiến lược thay thế  -2- Baøi giaûng moân heä ñieàu haønh Vuõ Leâ Huøng Khoa CNTT – ÑHBK TP. HCM
CÁC GIẢI THUẬT THAY THẾ TRANG Yêu cầu : Tối thiểu số page fault  Nguyên tắc tối ưu : Chọn trang thay thế là  1. Trang không còn dùng nữa 2. Trang sẽ không dùng lại trong thời gian xa nhất Các tiêu chuẩn (thực tế) để chọn trang thay thế  – Các trang không bị thay đổi – Các trang không bị khóa – Các trang không thuộc quá trình nhiều page fault – Các trang không thuộc tập làm việc của quá trình Một số giải thuật thay thế trang  – Thay thế trang ngẫu nhiên – FIFO, LRU, giải thuật xấp xỉ LRU, LFU, NUR -3- Baøi giaûng moân heä ñieàu haønh Vuõ Leâ Huøng Khoa CNTT – ÑHBK TP. HCM
GIẢI THUẬT TỐI ƯU (OPT) Chọn trang thay thế là trang sẽ không được tham  khảo trong thời gian lâu nhất 1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5 Thời 9 10 11 0 1 2 3 4 5 6 7 8 điể m t 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Bộ nhớ 7 page 34 thực có 2 2 2 2 2 2 2 2 4 fault 3 frame 34 5 4 4 5 5 5 5 5 Nhận xét?  -4- Baøi giaûng moân heä ñieàu haønh Vuõ Leâ Huøng Khoa CNTT – ÑHBK TP. HCM
GIẢI THUẬT FIFO Chọn trang thay thế là trang ở trong bộ nhớ thực trong  khoảng thời gian lâu nhất Nghịch lý Belady  1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5 4 5 1 1 1 4 4 5 5 5 5 5 Bộ nhớ 9 page thực có 2 1 3 2 2 1 1 1 1 3 3 fault 3 frame 3 2 4 3 3 2 2 2 2 4 1 5 4 1 1 1 1 1 5 5 5 4 Bộ nhớ 10á 5 thực có 2 1 2 2 2 2 2 1 1 1 page 4 frame fault 3 2 3 3 3 3 3 2 2 2 3 4 4 4 4 4 4 3 3 -5- Baøi giaûng moân heä ñieàu haønh Vuõ Leâ Huøng Khoa CNTT – ÑHBK TP. HCM
GIẢI THUẬT LRU (Least Recently Used) Chọn trang thay thế là trang đã không được  tham khảo trong thời gian lâu nhất Thời 9 10 11 0 1 2 3 4 5 6 7 8 điể m t Chuỗi 123 412 5 1 2 345 tham khảo 4 3 1 5 5 1 1 4 4 5 5 3 Bộ nhớ 2 1 4 thực có 2 2 1 1 1 1 1 4 3 frame 3 2 2 3 3 2 2 2 2 2 Nhận xét?  So sánh với FIFO  -6- Baøi giaûng moân heä ñieàu haønh Vuõ Leâ Huøng Khoa CNTT – ÑHBK TP. HCM
GIẢI THUẬT NUR (Not Used Recently) Là giải thuật xấp xỉ LRU  Dùng thêm 2 bit cho mỗi trang  Referenced bit R – Modified bit M (còn gọi là dirty bit) – Trang sẽ thuộc 1 trong 4 nhóm, thay thế trang sẽ  theo độ ưu tiên của nhóm trang RM Ý nghĩa đối với trang nhớ Thứ tự ưu tiên 0 0 Chưa tham chiếu, chưa sửa đổi thay thế trang giảm dần 0 1 Chưa tham chiếu, đã sửa đổi ? 1 0 Đã tham chiếu, chưa sửa đổi 1 1 Đã tham chiếu, đã sửa đổi -7- Baøi giaûng moân heä ñieàu haønh Vuõ Leâ Huøng Khoa CNTT – ÑHBK TP. HCM
DỊP MAY THỨ HAI (Second Chance) Là giải thuật xấp xỉ LRU   Còn gọi là giải thuật FIFO cải tiến  Mỗi trang có 1 bit tham chiếu R, lúc đầu là 0  Trang được chọn xét thay thế theo kiểu FIFO. Trang có R=0 sẽ được thay thế ngay – Trang có R=1 được đưa vào cuối hàng và đặt lại – R=0. Hệ thống chọn lựa các trang còn lại trong hàng đợi. Nhận xét?  -8- Baøi giaûng moân heä ñieàu haønh Vuõ Leâ Huøng Khoa CNTT – ÑHBK TP. HCM
GIẢI THUẬT LFU (Least Frequently Used) Là giải thuật xấp xỉ LRU  Chọn trang thay thế là trang có tần số được tham khảo là nhỏ  nhất trong 1 khoảng thời gian nhất định Thời 9 10 11 0 1 2 3 4 5 6 7 8 điể m t Chuỗi 123 422 3 3 2 345 tham khảo Tại t=11, nếu trong bộ nhớ còn 3 trang 2, 3, 4 ta sẽ  chọn trang 4 để thay thế Nhận xét?  -9- Baøi giaûng moân heä ñieàu haønh Vuõ Leâ Huøng Khoa CNTT – ÑHBK TP. HCM
LÝ THUYẾT VỀ TÍNH CỤC BỘ (Locality) Tính cục bộ về thời gian (temporal locality)  Các sự việc xảy ra ở thời điểm t rất có thể đang xảy ra ở – các thời điểm lân cận ( t + dt, t – dt ) Ví dụ : một vùng nhớ đang được tham khảo có thể sẽ được – tham khảo đến trong tương lai gần Tính cục bộ về không gian(spatial locality)  Biến cố xảy ra ở một vùng rất có thể đang xảy ra ở các – vùng lân cận Ví dụ : những vùng nhớ đang được tham khảo gần đây – thường kề nhau Ý nghĩa  Trong lập trình – Trong OS : giải thuật thay thế trang` – -10- Baøi giaûng moân heä ñieàu haønh Vuõ Leâ Huøng Khoa CNTT – ÑHBK TP. HCM
KỸ THUẬT ĐỆM TRANG (Page Buffering) Tạm thời giữ lại các trang được chọn để thay thể  tránh  tác động của giải thuậtt thay thế trang kém hiệu quả. Sử dụng 2 danh sách Free page list – Modified page list – Khi có page fault, hệ thống tìm xem trang cần nạp có còn  trong bộ nhớ không trước khi nạp trang. Trang nạp sẽ nạp vào đầu free page list – Modified page list dùng để ghi các trang ra theo từng cụm nhiều – trang  giảm chi phí I/O -11- Baøi giaûng moân heä ñieàu haønh Vuõ Leâ Huøng Khoa CNTT – ÑHBK TP. HCM
CÁC VẤN ĐỀ KHÁC Tầm vực thay thế trang (resident scope)  Tầm vực cục bộ : chỉ chọn trang thay thế trong nhứng trang của – quá trình liên quan Tầm vực toàn cục: chọn bất kỳ trang nào không bị lock để thay – thế Số frame cấp cho quá trình(resident set size)  Không đổi (fixed allocation ): chia đều/ theo tỉ lệ kích thược – quá trình Thay đổi trong quá trình chạy (variable allocation ) – Điều khiển tải (Load control)  Số quá trình cần nạp vào bộ nhớ ? – -12- Baøi giaûng moân heä ñieàu haønh Vuõ Leâ Huøng Khoa CNTT – ÑHBK TP. HCM
LÝ THUYẾT VỀ TẬP LÀM VIỆC Tập làm việc (working set-WS) = tập những trang  quá trình cần sử dụng để làm việc trong thời gian  (hình vẽ) Lý tưởng: WS của quá trình nằm hoàn toàn trong bộ  nhớ chính Theo dõi working set của các quá trình ntn?  -13- Baøi giaûng moân heä ñieàu haønh Vuõ Leâ Huøng Khoa CNTT – ÑHBK TP. HCM
BÀI TẬP Tìm số page fault tương ứng khi sử dụng OPT, FIFO, 1. LRU để thay thế trang với chuỗi tham khảo 2, 3 ,2, 1, 5, 2, 4, 5, 3, 2, 5, 2 & sồ frame=3. Tìm thời gian truy cập trung bình trong hệ VM có các 2. thông số về thời gian phục vụ như sau: Bộ nhớ Hit rate Thời gian phục vụ Thư tự CPU cache 90% 1ns truy cập Main memory 75% 1us bộ nhớ Page fault 100% 10ms -14- Baøi giaûng moân heä ñieàu haønh Vuõ Leâ Huøng Khoa CNTT – ÑHBK TP. HCM